(57)【要約】【課題】  シリコン基板に形成されるボロンドープ層の厚みのバラツキを小さくし、シリコン基板及びダミーシリコン基板の拡散源への貼り付きを防止すること。【解決手段】  振動板が高濃度ボロンドープ層を有するシリコン基板１に形成されるようにした静電アクチュエータの製造方法において、ボロンを主成分とする固定の拡散源５１及び拡散源に対して順次配置された少なくとも２枚のダミーシリコン基板５３を第１のセットとし、拡散源及び拡散源に対して順次配置されたシリコン基板４１、ダミーシリコン基板５３を第２のセットとし、縦型炉内の上下方向の最上位置及び最下位置に第１のセットをそれぞれ配置し、最上位置と最下位置の間の中間位置に１又は複数の第２セットを配置した状態で、第２セットの各シリコン基板に拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロンドープ層を形成するようにした。【選択図】        図１
2006218786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、該電極に間隙をもって対向する振動板とを備え、該振動板は高濃度ボロンドー
プ層を有するシリコン基板に形成されるようにした静電アクチュエータの製造方法におい
て、
ボロンを主成分とする固定の拡散源及び該拡散源に対して順次配置された少なくとも２
枚のダミーシリコン基板を第１のセットとし、
前記拡散源及び該拡散源に対して順次配置されたシリコン基板、ダミーシリコン基板を
第２のセットとし、
縦型炉内の上下方向の最上位置及び最下位置に前記第１のセットをそれぞれ配置し、
前記最上位置と最下位置の間の中間位置に１又は複数の第２セットを配置した状態で、
前記第２セットの各シリコン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて高濃
度ボロンドープ層を形成することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
電極と、該電極に間隙をもって対向する振動板とを備え、該振動板は高濃度ボロンドー
プ層を有するシリコン基板に形成されるようにした静電アクチュエータの製造方法におい
て、
ボロンを主成分とする固定の拡散源及び該拡散源の上下にそれぞれ配置されたダミーシ
リコン基板を第１のセットとし、
前記拡散源、該拡散源の上下にそれぞれ配置されたシリコン基板及び該シリコン基板の
該拡散源とは反対側に配置されたダミーシリコン基板を第２のセットとし、
縦型炉内の上下方向の最上位置及び最下位置に前記第１のセットをそれぞれ配置し、
前記最上位置と最下位置の間の中間位置に１又は複数の第２セットを配置した状態で、
前記第２のセットの各シリコン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて高
濃度ボロンドープ層を形成することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
ボロンを主成分とする固定の拡散源及び該拡散源に対して順次配置された少なくとも２
枚のダミーシリコン基板からなるセットの複数セットを縦型炉内の上下方向にそれぞれ配
置した状態で、各セットのダミーシリコン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散
させて高濃度ボロンドープ層を形成する予備拡散を複数回行い、
前記複数のセットのうち、最上位置と最下位置との間に配置された中間のセットの前記
拡散源に対向したダミーシリコン基板をシリコン基板に代え、前記中間の各セットのシリ
コン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロンドープ層を形成す
る本拡散を行うことを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
ボロンを主成分とする固定の拡散源及び該拡散源の上下にそれぞれ配置された少なくと
も２枚のダミーシリコン基板からなるセットの複数セットを縦型炉内の上下方向にそれぞ
れ配置した状態で、各セットのダミーシリコン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱
拡散させて高濃度ボロンドープ層を形成する予備拡散を複数回行い、
前記複数のセットのうち、最上位置と最下位置との間に配置された中間のセットの前記
拡散源に対向したダミーシリコン基板をシリコン基板に代え、前記中間の各セットのシリ
コン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロンドープ層を形成す
る本拡散を行うことを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
前記ダミーシリコン基板はその両面がＳｉＯ2膜付きの疎面に形成されていることを特
徴とする請求項１〜４記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法により製造された静電
アクチュエータのシリコン基板に、複数のノズル孔を有するノズル基板を接合して該ノズ
ル基板と前記シリコン基板との間に該ノズルの各々に連通する吐出室を形成し、前記振動
板の変形により該ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とす
る液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を含むことを特徴とす
るデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及びデバイスの製
造方法に関し、特に振動板の厚みのバラツキを小さくし、高歩留りで作製できる静電アク
チュエータの製造方法、この静電アクチュエータの製造方法を適用した静電駆動方式のイ
ンクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドの製造方法及び静電アクチュエータの製造方法を
含むデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電駆動方式の液滴吐出ヘッドにおいて、印字品質の向上が望まれている。印字品質に
影響を与える因子は幾つも存在するが、その中でも振動板厚みは大きな影響を与える。
そこで、振動板厚みばらつきの低減を図るために、シリコンエッチング方法の改良が行
われてきた。
従来のインクジェットヘッドの製造方法は、縦型炉を用いてシリコン基板の片面にボロ
ン拡散を行う場合にボロンの熱拡散を均一にするため、ボロンを主成分とする固体の拡散
源と、該拡散源に外周部のみ接する支持基板を縦型炉内に配置し、該拡散源に対向してシ
リコン基板を配置し、該シリコン基板に高濃度のボロンを熱拡散させるようにしている。
また、該シリコン基板の上方には周り込みを防止するためにダミーシリコン基板がセット
されている（例えば、特許文献１参照）。
また、もう１つの従来のインクジェットヘッドの製造方法は、縦型炉を用いてシリコン
基板の両面にボロン拡散を行う場合にボロンの熱拡散を均一にするため、縦型炉内に設け
られたボロンを主成分とする固体の拡散源の上下にシリコン基板を配置し、該シリコン基
板に高濃度のボロンを熱拡散させるようにしている。また、該シリコン基板の拡散源とは
反対側には周り込みを防止するためにダミーシリコン基板がセットされている（例えば、
特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−９６４７５号公報（第５頁、第１図）
【特許文献２】特開２００２−１４４５８５号公報（第５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のインクジェットヘッドの製造方法で、拡散源の片面からそれに対向するシリコン
基板にボロン拡散を行うときに、支持基板、拡散源、シリコン基板及びダミーシリコン基
板を１セットとし、これを縦型炉内に上下に例えば３セット配置して熱拡散した場合や、
拡散源の両面からそれに対してそれぞれ対向するシリコン基板にボロン拡散を行うときに
、拡散源、拡散源の上下に配置されたシリコン基板及びシリコン基板の拡散源とは反対側
に配置されたダミーシリコン基板を１セットとし、これを縦型炉内に上下に例えば３セッ
ト配置して熱拡散した場合に、縦型炉内に流される窒素ガスの気流の分布が真中は均一で
あるが、上下では不均一となるため、真中と上下のセットの位置ではボロンの拡散量が異
なることにより、真中にセットしたシリコン基板と上下にセットしたシリコン基板とに形
成されるボロンドープ層の厚さが異なり、その後にエッチング加工によりシリコン基板に
形成される振動板の厚みが異なり、気流の分布が均一な真中にセットしてボロンドープ層
が形成されたシリコン基板しか、実際には使用できないという問題があった。
また、ダミーシリコン基板にベアのシリコン基板を用いると、高濃度にボロンを拡散さ
せて形成されたボロンドープ層の応力によりダミーシリコン基板が反ったり、或いはシリ
コン基板の中の結晶欠陥の成長を抑制するために急冷却を行った場合に、シリコン基板の
片側は拡散源の熱輻射により温度が下がり難いが、その反対面は急冷却されることで、こ
のときの熱膨張の違いによりシリコン基板が反り、反ったシリコン基板が拡散源又はダミ
ーシリコン基板に接触し、貼り付くという問題もあった。
【０００４】
そこで、本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、ボロン拡散量が安定
してシリコン基板に形成されるボロンドープ層の厚さ、即ち振動板の厚みのバラツキを小
さくし、更にシリコン基板及びダミーシリコン基板の拡散源への貼り付きを防止して高歩
留まりで作製できるようにした静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方
法及びデバイスの製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、電極と、該電極に間隙をもって対向す
る振動板とを備え、該振動板は高濃度ボロンドープ層を有するシリコン基板に形成される
ようにした静電アクチュエータの製造方法において、ボロンを主成分とする固定の拡散源
及び該拡散源に対して順次配置された少なくとも２枚のダミーシリコン基板を第１のセッ
トとし、前記拡散源及び該拡散源に対して順次配置されたシリコン基板、ダミーシリコン
基板を第２のセットとし、縦型炉内の上下方向の最上位置及び最下位置に前記第１のセッ
トをそれぞれ配置し、前記最上位置と最下位置の間の中間位置に１又は複数の第２セット
を配置した状態で、前記第２セットの各シリコン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを
熱拡散させて高濃度ボロンドープ層を形成することを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、片面拡散の場合に、ボロンを主成分とする固定の拡散源及び該拡散源
に対して順次配置された少なくとも２枚のダミーシリコン基板を第１のセットとし、拡散
源及び該拡散源に対して順次配置されたシリコン基板、ダミーシリコン基板を第２のセッ
トとし、縦型炉内の上下方向の最上位置及び最下位置に前記第１のセットをそれぞれ配置
し、最上位置と最下位置の間の中間位置に１又は複数の第２セットを配置した状態で、第
２セットの各シリコン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロン
ドープ層を形成するようにしたので、縦型炉内の最上位置と最下位置の間の中間位置にあ
っては縦型炉内に流される窒素ガスの気流の分布が均一なため、その中間位置にある第２
セットの各シリコン基板に形成される高濃度ボロンドープ層のボロンドープ量が安定し、
その後にエッチング加工によりシリコン基板に形成される振動板厚みばらつきが小さくな
り、歩留り良く静電アクチュエータが作製できる。
【０００７】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、電極と、該電極に間隙をもって
対向する振動板とを備え、該振動板は高濃度ボロンドープ層を有するシリコン基板に形成
されるようにした静電アクチュエータの製造方法において、ボロンを主成分とする固定の
拡散源及び該拡散源の上下にそれぞれ配置されたダミーシリコン基板を第１のセットとし
、前記拡散源、該拡散源の上下にそれぞれ配置されたシリコン基板及び該シリコン基板の
該拡散源とは反対側に配置されたダミーシリコン基板を第２のセットとし、縦型炉内の上
下方向の最上位置及び最下位置に前記第１のセットをそれぞれ配置し、前記最上位置と最
下位置の間の中間位置に１又は複数の第２セットを配置した状態で、前記第２のセットの
各シリコン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロンドープ層を
形成することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、両面拡散の場合に、ボロンを主成分とする固定の拡散源及び該拡散源
の上下にそれぞれ配置されたダミーシリコン基板を第１のセットとし、拡散源、該拡散源
の上下にそれぞれ配置されたシリコン基板及び該シリコン基板の該拡散源とは反対側に配
置されたダミーシリコン基板を第２のセットとし、縦型炉内の上下方向の最上位置及び最
下位置に前記第１のセットをそれぞれ配置し、最上位置と最下位置の間の中間位置に１又
は複数の第２セットを配置した状態で、第２のセットの各シリコン基板に拡散源より高濃
度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロンドープ層を形成するようにしたので、縦型炉内の
最上位置と最下位置の間の中間位置にあっては縦型炉内に流される窒素ガスの気流の分布
が均一なため、その中間位置にある第２セットの各シリコン基板に形成される高濃度ボロ
ンドープ層のボロンドープ量が安定し、その後にエッチング加工によりシリコン基板に形
成される振動板厚みばらつきが小さくなり、歩留り良く静電アクチュエータが作製できる
。
また、両面拡散の場合は、拡散源の両面から拡散を行うため、片面拡散の場合に比べて
高濃度ボロンドープ層を形成するシリコン基板を縦型炉内に配置することができ、生産効
率が高まる。
【０００９】
さらに、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ボロンを主成分とする固定の
拡散源及び該拡散源に対して順次配置された少なくとも２枚のダミーシリコン基板からな
るセットの複数セットを縦型炉内の上下方向にそれぞれ配置した状態で、各セットのダミ
ーシリコン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロンドープ層を
形成する予備拡散を複数回行い、前記複数のセットのうち、最上位置と最下位置との間に
配置された中間のセットの前記拡散源に対向したダミーシリコン基板をシリコン基板に代
え、前記中間の各セットのシリコン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて
高濃度ボロンドープ層を形成する本拡散を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、片面拡散の場合にボロンを主成分とする固定の拡散源及び該拡散源に
対して順次配置された少なくとも２枚のダミーシリコン基板からなるセットの複数セット
を縦型炉内の上下方向にそれぞれ配置した状態で、各セットのダミーシリコン基板に前記
拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロンドープ層を形成する予備拡散を複
数回行って拡散源から飛び出すボロンの量を安定させてから、その後に複数のセットのう
ち、最上位置と最下位置との間に配置された中間のセットの前記拡散源に対向したダミー
シリコン基板をシリコン基板に代え、前記中間の各セットのシリコン基板に前記拡散源よ
り高濃度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロンドープ層を形成する本拡散を行うようにし
たので、本来のシリコン基板へのボロン拡散量がより一層安定することとなり、シリコン
基板に形成される高濃度ボロンドープ層のボロンドープ量が安定し、その後にエッチング
加工によりシリコン基板に形成される振動板厚みばらつきが小さくなり、歩留り良く静電
アクチュエータが作製できる。
【００１１】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ボロンを主成分とする固定の拡
散源及び該拡散源の上下にそれぞれ配置された少なくとも２枚のダミーシリコン基板から
なるセットの複数セットを縦型炉内の上下方向にそれぞれ配置した状態で、各セットのダ
ミーシリコン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロンドープ層
を形成する予備拡散を複数回行い、前記複数のセットのうち、最上位置と最下位置との間
に配置された中間のセットの前記拡散源に対向したダミーシリコン基板をシリコン基板に
代え、前記中間の各セットのシリコン基板に前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させ
て高濃度ボロンドープ層を形成する本拡散を行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、両面拡散の場合にボロンを主成分とする固定の拡散源及び該拡散源の
上下にそれぞれ配置された少なくとも２枚のダミーシリコン基板からなるセットの複数セ
ットを縦型炉内の上下方向にそれぞれ配置した状態で、各セットのダミーシリコン基板に
前記拡散源より高濃度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロンドープ層を形成する予備拡散
を複数回行って拡散源から飛び出すボロンの量を安定させてから、その後に複数のセット
のうち、最上位置と最下位置との間に配置された中間のセットの前記拡散源に対向したダ
ミーシリコン基板をシリコン基板に代え、前記中間の各セットのシリコン基板に前記拡散
源より高濃度のボロンを熱拡散させて高濃度ボロンドープ層を形成する本拡散を行うよう
にしたので、予備拡散を行うことにより、本来のシリコン基板へのボロン拡散量がより一
層安定することとなり、本拡散においてシリコン基板に形成される高濃度ボロンドープ層
のボロンドープ量が安定し、その後にエッチング加工によりシリコン基板に形成される振
動板厚みばらつきが小さくなり、歩留り良く静電アクチュエータが作製できる。
また、両面拡散の場合は、拡散源の両面から拡散を行うため、片面拡散の場合に比べて
高濃度ボロンドープ層を形成するシリコン基板を縦型炉内に配置することができ、生産効
率が高まる。
【００１３】
本発明に係る静電アクチュエータの製造方法においては、前記ダミーシリコン基板はそ
の両面がＳｉＯ2膜付きの疎面に形成されているものである。
このように、ダミーシリコン基板はその両面がＳｉＯ2膜付きの疎面に形成されている
ことにより、ダミーシリコン基板の内部にボロンが拡散されるのを防止することができ、
急冷却又は急加熱したときにダミーシリコン基板の反りによる拡散源又はシリコン基板へ
の貼り付きをなくして歩留りを向上させることができる。
【００１４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかに記載の静電アクチュエー
タの製造方法により製造された静電アクチュエータのシリコン基板に、複数のノズル孔を
有するノズル基板を接合して該ノズル基板と前記シリコン基板との間に該ノズルの各々に
連通する吐出室を形成し、前記振動板の変形により該ノズルから液滴を吐出させる液滴吐
出ヘッドを製造することを特徴とする。
上記のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法により製造された静電アクチュ
エータのシリコン基板に、複数のノズル孔を有するノズル基板を接合して該ノズル基板と
前記シリコン基板との間に該ノズルの各々に連通する吐出室を形成し、振動板の変形によ
り該ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドを製造すれば、シリコン基板の振動板厚
みのばらつきが小さくなって液滴吐出ヘッド間の品質ばらつきが小さく、歩留り良く液滴
吐出ヘッドを製造することができる。
【００１５】
本発明に係るデバイスの製造方法は、上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法
を含むものである。
上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法を含むことにより、歩留り良くデバイ
スを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法により製造された液滴吐
出ヘッドの構成の概略を示す分解斜視図、図２は同液滴吐出ヘッドの構成の概略を示す断
面図である。
図１に示すように本実施の形態１の液滴吐出ヘッドは、振動板を有する第１の基板とし
てのキャビティ基板１と、電極８を有する第２の基板としての電極基板２と、ノズル孔１
２を有する第３の基板としてのノズル基板３が積層された三層構造となっている。
中間の第１の基板としてのキャビティ基板１は、厚さがおよそ１４０μｍのシリコン基
板であり、底壁を振動板４とする吐出室５と、各々の吐出室５に液を供給するための共通
のリザーバー７を有する。キャビティ基板１の全面に、プラズマＣＶＤにより、ＴＥＯＳ
膜を０．１μｍ形成し絶縁膜１５としている。これは、振動板４と電極８とが当接して電
気的に短絡するのを防止するため及びエッチング液によるキャビティ基板１のエッチング
を防止するためである。
【００１７】
キャビティ基板１の下面に接合される第２の基板としての電極基板２は、厚さ１ｍｍの
硼珪酸ガラス又はシリコン基板を使用する。電極基板２が硼珪酸ガラスの場合は、キャビ
ティ基板１と電極基板２の接合は陽極接合により行う。また、電極基板２がシリコン基板
の場合は、キャビティ基板１と電極基板２の接合は直接接合により行う。
この電極基板２に電極８を装着するための凹部９を０．２５μｍエッチングすることに
より、振動板４とこれに対向して配置させる電極８との対向間隔、すなわちギャップＧを
形成している。
この凹部９はその内部に電極８、リード部１０及び端子部１１を装着できるように電極
部形状に類似したやや大きめの形状にパターン形成している。電極８は凹部９内に電極部
材（本実施の形態１ではＩＴＯ）をスパッタ法で０．１μｍスパッタし、電極パターンを
形成することで作製する。
したがって、本実施の形態１におけるキャビティ基板１と電極基板２を陽極接合した後
のギャップＧは、０．１５μｍとなっている。
【００１８】
また、キャビティ基板１の上面に接着接合される第３の基板としてのノズル基板３は、
厚さ１８０μｍのシリコン基板を用い、ノズル基板３の面部に、吐出室５と連通するよう
にそれぞれノズル孔１２を設け、吐出室５とリザーバー７を連通するオリフィス６を設け
る。ノズル孔１２は２段ノズルとなっており、インク流れの整流作用によりインクの直進
性を向上させている。
また、ノズル基板３の両端には、キャビティ基板１に形成されているリザーバ７に対向
してリザーバ７内の圧力変動を抑制するダイアフラム１３が形成されている。このダイア
フラム１３はノズル基板３の一部を薄肉に例えばエッチングにより加工して形成されてい
る。
なお、ノズル基板３は、第２の基板である電極基板２と同様にホウ珪酸系の硬質ガラス
やステンレス等の鋼板、プラスチック等の樹脂板等も材料として用いることができる。
【００１９】
上記のように構成された液滴吐出ヘッドの動作を説明する。
電極基板２に設けられた電極８の端子部１１とキャビティ基板１に設けられた共通電極
１９との間に発振回路１８を接続する。そして、電極８に発振回路１８により０Ｖから３
０Ｖのパルス電極を印加し、電極８の表面がプラスに帯電すると、対応する振動板４の下
面はマイナス電位に帯電する。したがって、振動板４は静電気の吸引作用により下方へた
わむ。
次に、パルス電極をＯＦＦにすると、振動板４は復元する。そのため、吐出室５内の圧
力が急激に上昇し、ノズル孔１２より液滴１６を記録紙１７に向けて吐出する。
次に、振動板４が再び下方へ撓むことにより、液滴がリザーバー７よりオリフィス６を
通じて吐出室５内に補給される。なお、キャビティ基板１と発振回路１８との接続は、ド
ライエッチングによりキャビティ基板１の一部に開けた共通電極１９において行う。また
、液滴吐出ヘッドへの液の供給は、電極基板２上に形成したの液供給口１４により行う。
【００２０】
なお、使用されるインクは、水、アルコール等の主溶媒にエチレングリコール等の界面
活性剤と、染料または顔料とを溶解または分散させることにより調整される。さらに、液
滴吐出ヘッド１０にヒーター等を付設すれば、ホットメルトタイプのインクも使用できる
。
また、本実施の形態１の液滴吐出ヘッドは、フェイスイジェクト方式であるが、インク
を吐出するノズル孔１２をキャビティ基板１またはノズル基板３の端面に開口させたエッ
ジイジェクト方式であってもよい。
【００２１】
このように本実施の形態１では、主に振動板４と電極８によって静電アクチュエータが
構成されている。本実施の形態１では、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法を適
用した例として静電駆動方式の液滴吐出ヘッドを示しているが、本実施の形態１の液滴吐
出ヘッドの製造方法はミラーデバイスなどの光ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Syst
em)デバイス等にも応用できる。
【００２２】
本実施例の液滴吐出ヘッドにおける振動板４は、高濃度のボロンドープ層であって、ボ
ロンドープ層は所望の振動板厚と同じだけの厚さを有している。
アルカリによるＳｉエッチングにおけるエッチングレートは、ドーパントがボロンの場
合、高濃度（約５×１０19atoms／cc以上）の領域において、非常に小さくなる。
本実施の形態１では、このことを利用し、振動板形成領域を高濃度ボロンドープ層とし
、アルカリ異方性エッチングにより、吐出室５を形成する際に、ボロンドープ層が露出し
た時点でエッチングレートが極端に小さくなる、いわゆるエッチングストップ技術により
、振動板４を所望の板厚に作製するものである。
【００２３】
本実施の形態１における液滴吐出ヘッドの第１の基板としてのキャビティ基板１の製造
方法を、図３の製造工程図及び図４の片面ボロン拡散方法及び図５の両面ボロン拡散方法
を示す図に基づいて説明する。
厚さ０．８μｍの振動板４を形成するキャビティ基板１であるシリコン基板（以下、「
シリコン基板１」と称する）の製造方法について、以下に説明する。
まず、（１１０）を面方位とする酸素濃度の低いシリコン基板１の両面を鏡面研磨し、
１４０μｍの厚みの基板を作製する（図３（ａ））。
次に、そのシリコン基板１を熱酸化炉にセットし、酸素および水蒸気雰囲気中で１０７
５℃、４時間で熱酸化処理を施し、シリコン基板１の表面に酸化膜Ａを１．２μｍ成膜す
る（図３（ｂ））。
【００２４】
熱酸化処理を行う熱酸化工程では、シリコン基板１の投入温度を８００℃とし、シリコ
ン基板１の取出し温度も８００℃とする。これにより、酸素欠陥の成長速度が速い領域（
６００℃から８００℃）をすばやく通過することができるため、酸素欠陥の発生を抑える
ことができる。
酸化膜Ａが形成されたシリコン基板１の一方の面に吐出室５、リザーバー７を作り込む
ためのレジストパターニングを施す。なお、パターンを施す面と反対面にもレジストを塗
布し、酸化膜Ａを保護する。
レジストパターン形成後、ＢＨＦ水溶液でエッチングして酸化膜Ａをパターニングする
。そして、レジストを剥離する（図３（ｃ））。
次に、パターニングを施した面と反対面の酸化膜Ａを剥離するため、パターニングを施
した面にレジストをコートする。このレジストを保護膜としてボロンドープ層を形成する
面の酸化膜をＢＨＦ水溶液にてエッチング除去し、エッチング後、レジストを剥離する（
図３（ｄ））。また、ボロンドープ層を形成する面に付着している微小パーティクル及び
金属不純物を除去する為に、ＳＣ−１洗浄及びＳＣ−２洗浄を施す。
【００２５】
その後に、最終的にシリコン基板１のボロンドープ層を形成する面をＢ2Ｏ3を主成分と
する固体の拡散源に対向させて石英ボートに取り付けて本拡散を行うが、その前にボロン
の予備拡散を行う。
その予備拡散の場合は、縦型炉に石英ボート、固体の拡散源、複数のダミーシリコン基
板（以下、「ダミー基板」という）だけをセットし、炉内を窒素雰囲気にし、温度を１０
５０℃に上昇させ、そのまま温度を７時間保持し、ダミーの予備拡散を行う。これを３回
以上行う。これにより、固体の拡散源から飛び出すＢ2Ｏ3量を安定化させることができる
。
このように予備拡散を行うのは、拡散源にはボロンがバラバラに配列されており、ボロ
ン拡散を行う場合、拡散開始から所定時間経過しないと拡散源の表面にボロンが集まらず
、ボロンの拡散が安定しないからで、安定するまでダミー基板にボロンを拡散させ、安定
したところで本番のシリコン基板にボロンを拡散させる必要から行われるものである。
なお、予備拡散に使われたダミー基板は使い回しすることができるが、使い回しによっ
てダミー基板に所定の厚みのボロンドープ層が形成された場合は、そのボロンドープ層を
削り取ることによって再生することができる。
【００２６】
次に、ボロンの本拡散を行う。
その本拡散の場合は、複数のダミー基板のうち、拡散源に対向するダミー基板に代わっ
て本番用のシリコン基板を用い、炉内を窒素雰囲気にし、温度を１０５０℃に上昇させ、
そのまま温度を７時間保持し、ボロンをシリコン基板中に拡散させ、ボロンドープ層Ｂを
形成する（図３（ｅ））。
このボロンドープ層Ｂを形成するボロンドープ工程でも、シリコン基板１の投入温度を
８００℃とし、シリコン基板１の取出し温度も８００℃とする。これにより、酸素欠陥の
成長速度が速い領域（６００℃から８００℃）をすばやく通過することができる為、酸素
欠陥の発生を抑えることができる。
【００２７】
石英ボートへの取り付けは、片面拡散では図４、両面拡散では図５に示すような方法で
行われる。
図４に示す片面拡散の場合、Ｂ2Ｏ3を主成分とする固体の拡散源５１を材質がＳｉＣで
あり、拡散源５１と外周部のみで接する支持基板５２と重ねて、石英ボート５５へ取り付
ける。
そして、支持基板５２、拡散源５１、シリコン基板４１及びダミー基板５３を１セット
とし、これを縦型炉内に上下に例えば複数セット配置する。このとき、本基板であるシリ
コン基板４１は拡散源５１と２．５ｍｍ隔てて配置される。
これら複数セットのうち、一番上と一番下のセットにはシリコン基板４１の代わりにダ
ミー基板５３を配置する（これが図４の（ｂ）に示す本拡散のときの配置例である）。ま
た、予備拡散のときは、一番上と一番下以外の中間に位置する複数のセットにおいて、シ
リコン基板４１の代わりにダミー基板５３を配置する（これが図４の（ａ）に示す予備拡
散のときの配置例で、すべてのシリコン基板がダミー基板ということになる）。
【００２８】
図５に示す両面拡散の場合、拡散源５１、拡散源５１の上下に配置されたシリコン基板
４１（本基板）及びシリコン基板４１の拡散源とは反対側に配置されたダミー基板５３を
１セットとし、これを縦型炉内に上下に例えば複数セット配置する。このときも、本基板
であるシリコン基板４１は拡散源５１と２．５ｍｍ隔てて配置される。
これら複数セットのうち、一番上と一番下のセットにはシリコン基板４１の代わりにダ
ミー基板５３を配置する（これが図５の（ｂ）に示す本拡散のときの配置例である）。ま
た、予備拡散のときは、一番上と一番下以外の中間に位置する複数のセットにおいて、シ
リコン基板４１の代わりにダミー基板５３を配置する（これが図５の（ａ）に示す予備拡
散のときの配置例で、すべてのシリコン基板がダミー基板ということになる）。
【００２９】
このように、片面拡散と両面拡散の場合に、複数セットのうち、一番上と一番下のセッ
トにはシリコン基板４１（本基板）の代わりにダミー基板５３を配置するのは、従来例で
も述べたように、縦型炉内に流される窒素ガスの気流の分布が真中は均一であるが、上下
では不均一となるため、気流の分布が均一な真中にセットしてボロンドープ層が形成され
たシリコン基板しか使用できないからである。
また、拡散源５１と対向したシリコン基板４１の拡散源とは反対側にダミー基板５３を
配置するようにしたのは、シリコン基板４１のパターニングを施した面にボロンが回り込
んで拡散されることを防ぐためである。
更に、ダミー基板５３は両面疎面でＳｉＯ2膜付きのものを使用することが望ましい。
これは、ダミー基板５３内部にボロンが拡散されるのを防ぐためと、急冷却または急加熱
した時にダミー基板５３が反って、拡散源５１またはシリコン基板４１に接触して貼り付
くのを防止するためである。
【００３０】
このようにしてボロンドープ層Ｂのシリコン基板１の表面にはボロン化合物（ＳｉＢ6
膜）が形成されるが（図示省略）、酸素及び水蒸気雰囲気中、６００℃の条件で１時間３
０分酸化することで、フッ酸水溶液によるエッチングが可能なＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2に化学変
化させることができる。
Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2に化学変化させた状態で、ボロンドープ層Ｂを形成する面の反対面に
レジストをコートし、レジストを保護膜としてＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2をＢＨＦ水溶液にてエッ
チング除去し、エッチング後、レジストを剥離する。
【００３１】
ボロンドープ層Ｂの表面にプラズマＣＶＤによりエッチング保護膜としてのＴＥＯＳ膜
（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌ
ａｎｅ：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）を、処理温度は３６０℃、高周波出力は７
００Ｗ、圧力は３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ
3／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の
条件で３μｍ成膜する（図３（ｆ））。
シリコン基板１を３５ｗ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、Ｓｉエッチングをシ
リコン基板１の板厚が１０μｍになるまで行う（図３（ｇ））。
【００３２】
続けてシリコン基板１を３ｗ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドープ層
Ｂでのエッチングレート低下によるエッチングストップが十分効くまでエッチングを続け
る（図３（ｈ））。
前記の２種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用いたエッチングを行うことによ
って、振動板４の面荒れを抑制し、厚み精度を０．８±０．０５μｍ以下にすることがで
き、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）の吐出性能を安定化することができる。
Ｓｉエッチング工程後、フッ酸水溶液でシリコン基板１の両面の酸化膜をエッチングす
る（図３（ｉ））。
【００３３】
プラズマＣＶＤにより絶縁膜１５であるＴＥＯＳ膜を、成膜時の処理温度は３６０℃、
高周波出力は２５０Ｗ、圧力は６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流
量１００ｃｍ3／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3／ｍｉｎ（１０００
ｓｃｃｍ）の条件で０．１μｍ成膜する。
ＴＥＯＳ絶縁膜を形成する前には、圧力は６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、Ｏ2流量
は１０００ｃｍ3／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）、高周波出力は２５０Ｗ、処理温度は３
６０℃、処理時間は１分間の条件でＯ2プラズマ処理を施す。
これにより、シリコン基板１の表面がクリーニングされ、ＴＥＯＳ膜の絶縁耐圧の均一
性を向上させている。また同様の条件で、キャビティ側にもＴＥＯＳ膜を０．１μｍ成膜
する（図３（ｊ））。
【００３４】
実施の形態２．
図６は実施の形態１に示す液滴吐出ヘッドの製造方法により製造した液滴吐出装置の一
例を示した斜視図である。
図６に示す液滴吐出装置１００は、一般的なインクジェットプリンタである。
実施の形態１に示す液滴吐出ヘッドは振動板４と電極８の間のギャップＧに水蒸気など
が入り込まないため吐出安定性及び耐久性が高いため、吐出性能及び耐久性に優れた液滴
吐出装置１００を得ることができる。
なお、実施の形態１に示す液滴吐出ヘッドは図６に示すインクジェットプリンタの他に
、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示
装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。
【００３５】
実施の形態３．
図７は本発明に係る静電アクチュエータの製造方法により製造したデバイスの１例を示
した要部斜視図である。なお、図７に示すデバイス２００は、光スイッチやレーザープリ
ンタ用のレーザースキャンミラーとして用いられるミラーデバイスである。
本実施の形態３に係るデバイス２００は、駆動基板２０１に駆動部２０２、ヒンジ２０
３、ミラー２０４が形成されている。また、駆動基板２０１に接合されている電極基板２
０５には、ＩＴＯ等からなる対向電極２０６が形成されている。なお、駆動基板２０１は
、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドのキャビィティ基板２に相当し、駆動部は振動板部
４に相当するものである。
【００３６】
図７に示すデバイス２００では、駆動部２０２と対向電極２０６の間に電圧が印加され
ることにより、駆動部２０２が揺動する。これにより、ヒンジ２０３が捻れ、その力がミ
ラー２０４に伝わることによりミラー２０４が角度を変化させる。このように本実施の形
態３では、主に駆動部２０２、ヒンジ２０３、ミラー２０４及び対向電極２０６によって
静電アクチュエータが構成されている。
本実施の形態３に係るデバイス２００においても、電極基板２０５上にパッシベーショ
ン膜（図７において図示せず）を形成し、その上に対向電極２０６を形成することにより
水蒸気等を遮断して、駆動部２０２及びミラー２０４の駆動安定性を向上させることがで
きる。なお、図１１に示すデバイス２００は、一般的にパッケージング（図示せず）によ
って真空封止されて外気と遮断されている。
【００３７】
実施の形態１では、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法を適用した例として液
滴吐出ヘッドを示しているが、本発明の実施の形態１に示す静電アクチュエータの製造方
法は、その他のデバイスの製造方法にも適用することができる。具体的には、波長可変フ
ィルタ、マイクロポンプ等のＭＥＭＳデバイスの製造方法に適用可能である。
なお、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及びデ
バイスの製造方法は、本発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範
囲内において変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１の液滴吐出ヘッドの製造方法により製造された液滴吐出ヘッドの構成の概略を示す分解斜視図。
【図２】同液滴吐出ヘッドの構成の概略を示す断面図。
【図３】同液滴吐出ヘッドの製造方法の第１のシリコン基板の製造工程を示す断面図。
【図４】同液滴吐出ヘッドの製造方法におけるボロン片面拡散方法を示す斜視図。
【図５】同液滴吐出ヘッドの製造方法におけるボロン両面拡散方法を示す斜視図。
【図６】同液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一例を示した斜視図。
【図７】本発明に係る静電アクチュエータを搭載したデバイスの１例を示した要部斜視図。
【符号の説明】
【００３９】
１  キャビティ基板、２  ガラス基板、３  ノズル基板、４  振動板、５  吐出室、６
オリフィス、７  リザーバー、８  電極、１０  リード部、１１  端子部、１２  ノズ
ル孔、１３  ダイアフラム、１５  絶縁膜、４１  シリコン基板、５１  拡散源、５２  
支持基板、５３  ダミー基板、５４  石英ボート。
【図１】
2006218786.tif 000003
【図２】
2006218786.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006218786.tif 000006
【図５】
2006218786.tif 000007
【図６】
2006218786.tif 000008
【図７】
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